石油钻井企业能源管理实践与探讨

范美玲

（中国石油集团渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司）

石油钻井企业能源消耗量巨大，能源管理相对其它高耗能产业较为粗放，且尚未形成共识性的能源标杆。受国家能源管理制度和政策制约，加强能源管理是石油钻井企业必须承担的社会责任和必然发展方向。加之受国际原油价格持续下降、新能源产业崛起等因素影响，近些年石油钻井企业效益明显下滑，此外，鉴于钻井企业自身经营发展的要求，石油钻井企业对于能源成本控制需求愈发强劲，也使得石油钻井企业能源管理重要性日益凸显[1]。目前，部分钻井企业已经开展了能源管理体系建设，能源管理逐步走向正规，但能源管理体系建设仍处于初步探索阶段。

1 钻井企业能源结构

1.1 能源结构

目前，国际、国内石油钻井企业主要消耗能源种类包括柴油、电、汽油、天然气、原煤等。其中消耗量最大的是柴油。以某钻井公司为例，2019年能源消耗总量52 000 t（标煤），主要能源柴油消耗量占比87.24%，成本占比达82.73%。

钻井公司其生产类型较为单一，根据业务可以划分为一线生产即钻井作业耗能、二线辅助作业耗能以及办公生活耗能三个方面，其主要的能源流向也分别指向这三个方面。

1.2 组织机构及能源关键岗位设置

责任划分明确的组织机构是建立能源体系、做好能源管控的基础[2]。

1.2.1 能源管理工作领导小组

组长由公司经理兼任，副组长由主管节能的副经理（或总工程师）担任，成员由各部门负责人组成[3]。设有能源管理主管部门和专职能源管理岗位。基层单位主要负责人是能源管理的第一责任人，下设兼职节能员，负责能源管理工作。

1.2.2 各级组织及岗位能源管理职责

包括但不限于贯彻落实国家、地方政府有关节能工作的法律法规、标准等；制定和完善能源管理规章制度，并组织落实；下达的年度能源消耗计划和节能计划，制定相应的指标分解计划，并监督实施；制定并实施能源措施计划；能源统计、分析；耗能设备监测及能源考核、培训和宣传等。

1.2.3 节能关键岗位

石油钻井企业能源关键岗位包括但不限于：能源管理者代表、能源主管部门负责人、能源管理岗位人员、设备主管部门负责人及设备管理人员、基层单位主要负责人、重点耗能设备操作人员等。以某钻井公司为例，共识别出能源关键岗位18个。

2 钻井单井柴油消耗目标及指标制定

目前，钻井企业生产经营结算模式一般分为口井费用结算和日费制结算两种。在口井费用结算模式下，单井能耗的确定更有利于钻井队能耗的管控。

2.1 编制原则与依据

编制以先进性和合理性统一的原则；区域适用，方便考核的原则；促进节能降耗的原则。主要依据为：

1）能源基准通常为以往年度（一般为上一年度）完成井数据，并作为单井柴油消耗目标指标套算依据。

2）依据预算的单井钻井周期，并参照柴油消耗目标指标，编制单井柴油消耗目标指标。

3）以钻机台月耗柴油量作为钻井能源消耗目标指标，指标单位：t/钻机月。

4）以钻机类型、井眼结构、钻井井深、井型、作业区域等因素作为关键要素[4]。

5）参照邻近区域已完成井（同类型井）柴油消耗数据。

2.2 能耗目标指标编制步骤

按照邻近区域已完成井资料，预算单井钻井周期。依据柴油消耗目标指标表套算单井柴油的目标指标，同时参照单井的特殊工况等因素，确定单井柴油消耗总量。按照钻井技术设计要求，考虑不同钻机类型、不同工况、不同井深、不同井身结构、不同地区等因素，对单井柴油消耗目标、指标进行调整、修正，使其接近实际工况下的钻井能耗。

2.2.1 规定事项

1）钻机类型：根据现有机械钻机和电动、半电动钻机等类型按20、30、40、50、70、80、90 型钻机等类型统计。

2）井眼尺寸划分：按照常规井眼外径660.4、444.5、374.6、311.1、215.9、152.4 mm等尺寸统计。

3）井深段划分：根据钻机类型不同，井深在3 000 m 以内，一般按每1 000 m 一个区间统计；超过3 000 m以上，按每500 m一个区间统计。

2.2.2 辅助工况目标指标

1）中测/完井辅助：执行一个目标指标，该目标指标适用于所有井。

2）拆搬安作业：20、30 型钻机执行同一目标指标；40、50 型钻机执行同一目标指标。70、80、90型钻机执行同一目标指标。

3）原钻机试油：所有钻机执行一个目标指标。

4）停产：按照冬季和其它季节分别制定总量控制，根据所配发电动机功率大小不同，可以上下浮动调整。

2.2.3 单井柴油消耗目标指标关键环节

1）特殊情况处理：井下发生事故、复杂等非正常钻进，参考每天实际柴油消耗量调整单井柴油消耗目标指标。

2）增加动力设备根据实际消耗量给予补贴。

2.2.4 目标指标修订

在执行过程中，出现目标指标与实际消耗量偏差较大时，应在第二年修订柴油消耗目标指标表。

2.3 日费井的单日柴油目标指标

在日费结算模式下，以70 型钻机为例，研究、制定口井单日柴油目标指标计算模型。

式中：m为每日柴油目标指标，t；m1为营房耗油量（夏季按100 kW计算，冬季按150 kW计算），t；m2为固控系统中搅拌器耗油量（18 台）；P为泵压，MPa；Q为排量，L/s；t1为纯钻时间，h；t2为循环时间，h；t3为起下钻（包括接单根）时间，h；A为起下钻时钻机功率耗油系数；B为钻进时转盘功率耗油系数（使用转盘功率与井深关系经验公式）；ρ为泥浆密度，g/cm3；H为井深，m。

3 耗能设备管控

3.1 重点耗能设备管控

石油钻井企业主要的耗能设备包括柴油发电机组、柴油机等[5]。因此，识别、确定主要耗能设备的绩效参数是控制能耗的基本手段。

1）能源基准：可依据前一年度重点耗能设备实际运行值，或者依据《重点耗能设备节能检测报告》中重点耗能设备检测结果平均值计算所得。

2）能源目标：宜设定为前一年度重点耗能设备运行平均值适当下浮、年度重点耗能设备节能检测中的检测平均值适当下浮或者最低值进行确定。

3）能源指标：主要依据年度平均运行时间、功率及满足能源目标节油量要求计算所得。

4）柴油发电机组、柴油机的主要绩效参数包括：机油压力（kPa）、机油温度（℃）、冷却液温度（℃）、排气温度（℃）等[6]。

3.2 高耗能落后机电设备自查与能源计量配备

每年将现有设备与国家公布的高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录进行比较，如果存在高耗能落后机电设备（产品）的必须予以淘汰[7]。

石油钻井企业主要用能单位是钻井队，其能源计量器具管理级别为次级用能单位级别。钻井公司和钻井队分别建立能源计量器具台账[8]，每年下达年度检测计划。能源计量器具配备率、完好率100%。

4 重要能源使用、能源因素和节能机会识别

4.1 确定重点用能环节及用能种类

通过对钻井工艺流程的分解，确定拆甩施工、搬安施工、一开施工、安装井口、二开施工、电测、下套管、固井、完井施工、冬季保温锅炉、等停等为钻井企业重点用能环节。同时，每一项重点用能环节可以根据能源控制要求继续细化。根据实际情况，石油钻井企业一线生产环节用能种类主要为柴油、电、天然气。

4.2 重要能源因素确定依据及识别

可从能源使用占比、对能效影响大小等方面确定。结合识别出的重点用能环节和用能种类，识别可能影响能源消耗的因素。如：人员操作习惯、工序衔接、节约意识、相关方现场服务情况等方面。在识别重要用能因素的同时，评估其是否处于可控范围，对于可控的就是石油钻井企业应该关注的重点，也是节能措施制定的依据。

4.3 节能机会识别及措施制定

针对识别出的重要能源因素，寻找切实可行的节能机会，并按照可能节能量大小、节约价值大小，进行节能机会排序，制定相应的措施。节能措施应明确预期节能潜力、投资额、投资回报期、负责部门、计划实施时间等内容[9]。

5 重点节能措施项目的实施与监控

根据节能机会及措施，开展节能项目实施。以某钻井公司为例，目前实施的主要节能项目有工厂化钻井、钻机整托措施、钻机井架平移措施、钻机“电代油”、钻机“气代油”、节能发电机应用、滤波及无功补偿节能装置应用、节能型搅拌器应用、柴油机烟气余热装置应用等[10]。为确保节能措施取得良好效果，针对每项节能措施编制《节能技术措施项目实施方案》，明确时间部署、实施范围、工作目标及指标、工作职责、实施进度等内容，并按月或者季度进行阶段性考核及年度完成情况考核。

通过这些措施的实施，该钻井企业能源结构中清洁能源占比逐渐提升，能耗总量环比下降4.81%，进尺综合单耗环比下降6.33%，钻机月单耗环比下降5.04%，某钻井公司2019 年总体能效水平明细见表1。

表1 某钻井公司2019年总体能效水平明细

6 结论

通过对钻井公司能源消耗结构的分析，提出了完善能源管理组织机构，总结分析了制定钻井单井柴油消耗目标、指标的依据、方法、参数及注意事项，提出了70 型钻机口井单日柴油目标指标计算模型，明确了如何确定耗能设备能源基准、目标指标及绩效参数，说明了如何开展识别钻井能源因素和节能机会，并通过实践检验的相关措施方法的有效性和适宜性，为石油钻井企业开展能源原理提供了参考依据。